La baja intensidad que admiten las baterías de litio con electrolito sólido es la causa por la que su recarga puede resultar relativamente lenta. Un equipo de investigación del instituto alemán Jülich Forschungzentrum, ha fabricado una batería experimental de electrolito sólido que admite una intensidad de carga diez veces superior a las descritas hasta el momento. La recarga completa se logró en aproximadamente una hora, mientras que una batería de capacidad similar, que no contase con los materiales utilizados por en esta investigación, podría demorar su carga entre 10 y 12 horas.
La investigación y la descripción química de los materiales utilizados en la batería han sido publicados en un artículo en la revista ACS Applied Materials and Interfaces. El Dr. Hermann Tempel, director de la investigación del Instituto Jülich, explica el problema existente en las interfaces de los materiales que componen una batería sólida. "Aquí es donde entra en juego nuestro concepto patentado, basado en una combinación favorable de materiales".
Las baterías de iones de litio convencionales, aquellas en las que el electrolito es líquido, este contacta muy bien ambos electrodos. Gracias a sus superficies texturadas, los electrodos absorben el líquido como una esponja, creando una gran área de contacto. Sin embargo, dos sólidos no se pueden unir sin problemas puesto que la resistencia de contacto entre los electrodos y el electrolito es alta. Para evitar este problema recurrente en las baterías de estado sólido se utiliza "materiales muy similares para producir todos los componentes". El ánodo, el cátodo y el electrolito "se fabricaron a partir de diferentes compuestos de fosfato para permitir velocidades de carga superiores, a una capacidad de aproximadamente 50 mAh/g, diez veces más mayor que las baterías sólidas fabricadas hasta ahora", explica Tempel.
Estructura y composición química de la nueva batería de litio con electrolito sólido. En el gráfico inferior estudio del ciclado de carga y descarga.
El electrolito sólido sirve como material de soporte, en el que se aplican los electrodos de fosfato a ambos lados mediante un proceso de serigrafía. Los materiales utilizados tienen un precio razonable y son relativamente fáciles de procesar. A diferencia de las baterías de iones de litio convencionales, la nueva batería de estado sólido también está libre de sustancias tóxicas y nocivas.
Según Shicheng Yu, desarrollador de la batería, "en las pruebas iniciales, la batería se comportó de forma muy estable durante más de 500 ciclos de carga y descarga, reteniendo más del 84% de su capacidad original". El equipo considera que es factible una pérdida de menos del 1% de capacidad, por lo que todavía hay posibilidad de mejora en este aspecto.
A. Eichel, Director del Instituto Prof. Rüdiger, asegura que la densidad de energía lograda se acerca a las de las baterías de iones de litio actuales. Eichel cree que este tipo de baterías, que actualmente se están desarrollando para los vehículos eléctricos, tienen también otros campos de aplicación en los que se requiere una larga vida útil y una operación segura, "como la tecnología médica o los hogares inteligentes". Gracias a su mayor seguridad, por no existir componentes líquidos que se recalienten o exploten, "también son una alternativa segura para teléfonos inteligentes y la informática portátil".
